Bảng tóm tắt lý thuyết vật lí 12 (nâng cao)

BẢNG TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÍ 12 ( Nâng cao) CHƯƠNG I: ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN I. Đặc điểm chuyển động của vật rắn quay quanh 1 trục cố định: Mỗi điểm vạch ra một đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay có bán kính bằng khoảng cách từ điểm đó đến trục quay. Mọi điểm trên vật đều quay được cùng 1 góc trong cùng 1 khoảng thời gian. II. Định luật bảo toàn momen động lượng: Mômen động lượng: Định lí biến thiên momen động lượng: ΔL = ΣM.Δt Nếu tổng các momen lực tác dụng lên một vật rắn (hay hệ vật) đối với trục quay bằng không thì tổng momen động lượng của vật rắn (hay hệ vật) đối với 1 trục đó được bảo toàn L = hằng số III. Momen quán tính của vật rắn đối với một trục quay: ĐN: Là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật rắn trong chuyển động quay quanh trục ấy. Thanh dài có trục quay đi qua trọng tâm: Thanh dài có trục quay đi qua đầu thanh: Vành tròn bán kính R (hình trụ rỗng) : I = mR² Đĩa tròn mỏng (hình trụ đặc): Khối cầu đặc, trục quay đi qua tâm: IV. Tốc độ góc: ĐN: Tốc độ góc tức thời (tốc độ góc) là đại lượng đặc trưng cho mức độ nhanh, chậm của chuyển động quay của vật rắn quanh một trục ở thời điểm t và được xác định bằng đạo hàm của toạ độ góc theo thời gian. V. Gia tốc góc: ĐN: Gia tốc góc tức thời (gia tốc góc) của vật rắn quay quanh một trục cố định ở thời điểm t là đại lượng đặc trưng cho sự biến thiên của tốc độ góc ở thời điểm đó và được xác định bằng đạo hàm của tốc độ góc theo thời gian VI. Các công thức trong chuyển động quay Các công thức của chuyển động quay biến đổi đều (γ = const) Phương trình cơ bản chuyển động quay của vật rắn: Động năng quay: Wđ Mối liên hệ giữa tốc độ góc, tốc độ dài: v = w.R Mối liên hệ giữa gia tốc góc và gia tốc tiếp tuyến: CHƯƠNG II: DAO ĐỘNG CƠ CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN ĐẶC ĐIỂM CỦA VẬN TỐC VÀ GIA TỐC TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ Dao động: là quá trình chuyển động qua lại quanh một vị trí cân bằng. Dao động tuần hoàn: là dao động mà trạng thái dao động được lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau. Dao động điều hoà: là dao động mà phương trình có dạng là hàm sin hay cos phụ thuộc thời gian nhân với 1 hằng số. Đặc điểm: + Là hình chiếu của chuyển động tròn đều xuống đường thẳng trong mặt phẳng quỹ đạo. + Mỗi dao động điều hoà điều hoà được biểu diễn bằng một vectơ quay. + Biên độ dao động A phụ thuộc vào điều kiện ban đầu Dao động tự do: là dao động của 1 hệ chịu ảnh hưởng của nội lực. Đặc điểm: Chu kì của dao động phụ thuộc đặc điểm của hệ. Dao động tắt dần: là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. Đặc điểm: + phụ thuộc vào ma sát. + phụ thuộc vào biên độ. + không phải là dao động điều hoà. + phụ thuộc vào độ nhớt. Dao động duy trì là dao động tắt dần được duy trì bằng cách giữ cho biên độ và tần số không thay đổi. Đặc điểm: + Biên độ A không đổi. + tần số dao động bằng tần số dao động riêng. Dao động cưỡng bức: là dao động chịu tác dụng của ngoại lực tuần hoàn. Đặc điểm: + Dao động cưỡng bức là dao động điều hoà. + tần số góc của dao động cưỡng bức bằng tần số góc của ngoại lực. + Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc biên độ của ngoại lực và độ chênh lệch tần số của ngoại lực và tần số dao động riêng của hệ. Chu kì: là thời gian thực hiện 1 dao động toàn phần. Tần số: là nghịch đảo của chu kì. Vận tốc: + v sớm pha hơn x một góc + v đổi chiều khi qua vị trí biên + v bằng 0 khi ở vị trí biên + v đạt cực đại bằng ± khi vật qua VTCB. Gia tốc: + a với x ngược pha + a trái dấu với x + a bằng 0 khi ở VTCB, có độ lớn cực đại khi ở vị trí biên + a luôn có hướng về VTCB + độ lớn a tỉ lệ với độ lớn x Lực hồi phục: + luôn hướng về VTCB + độ lớn tỉ lệ với độ lệch khỏi VTCB + cực đại khi vật ở vị trí biên . CHƯƠNG III: SÓNG CƠ HỌC I. SÓNG CƠ: Định nghĩa: Sóng cơ học là sự lan truyền của dao động cơ học trong một môi trường vật chất đàn hồi. Tốc độ truyền sóng: là đại lượng đặc trưng cho sự lan truyền nhanh hay chậm của sóng và chỉ phụ thuộc bản chất môi trường. Bước sóng: (KH: λ) - Là quãng đường sóng truyền được trong một chu kì. - Là khoảng cách giữa 2 điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động tại 2 điểm đó là cùng pha. * Ý nghĩa: + Ở những điểm cách nhau số nguyên lần bước sóng thì dao động cùng pha. + Ở những điểm cách nhau 1 số bán nguyên lần bước sóng thì dao động ngược pha. Sóng ngang: là sóng mà các phần tử cùa môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng. * MTrường truyền: chất rắn, trên bề mặt chất lỏng. Sóng dọc: là sóng mà các phần tử của môi trường dao động theo phương truyền sóng. * Mtrường truyền: rắn, lỏng, khí. Phản xạ sóng: sóng đang truyền trong một môi trường mà gặp vật cản thì bị phản xạ.*Tính chất: + có cùng tần số và bước sóng đối với sóng tới. + Vật cản cố định: sóng pxạ ngược pha sóng tới. + Vật cản tự do: sóng pxạ cùng pha sóng tới. II. SÓNG DỪNG: ĐN: Sóng dừng là sóng có các nút và các bụng cố định trong không gian. Điều kiện xảy ra sóng dừng:* Đầu phản xạ sóng cố định:  l = k.Þ Số nút = k+1; Số bụng = k * Đầu phản xạ sóng tự do: l = (k+).Þ Số nút = Số bụng = k+1 III. GIAO THOA SÓNG: ĐN: Giao thoa sóng là hiện tượng 2 sóng kết hợp, khi gặp nhau tại những điểm xác định, luôn luôn hoặc tăng cường nhau hoặc triệt tiêu nhau. Điều kiện: hai sóng phải xuất phát từ hai nguồn dao động có cùng tần số, cùng phương dao động và có độ lệch pha không đổi theo thời gian. Độ lệch pha của hai nguồn sóng: * Biên độ dao động cực đại (cùng pha): * Biên độ dao động cực tiểu: . IV. SÓNG ÂM: ĐN: Sóng âm là những sóng cơ truyền trong các môi trường rắn, lỏng, khí. Môi trường truyền sóng:+ Trong chất lỏng và chất khí sóng âm là sóng dọc.+ Trong chất rắn sóng âm gồm cả sóng ngang và sóng dọc.Tốc độ truyền âm: phụ thuộc vào nhiệt độ, khối lượng riêng của môi trường. Đặc trưng sinh lí của âm:- Độ cao: là đặc trưng sinh lí của âm tỉ lệ với tần số f của âm. + Những âm có f > 20.000 Hz gọi là siêu âm. + Những âm có f < 16 Hz gọi là hạ âm.- Âm sắc: là đặc trưng sinh lí của âm phụ thuộc biên độ và tần số giúp phân biệt hai âm thanh có cùng âm cơ bản nhưng do hai nguồn âm khác nhau phát ra.- Độ to của âm: Phụ thuộc cường độ âm và mức cường độ âm. + Cường độ âm: + Mức cường độ âm được định nghĩa bằng công thức: . Hiệu ứng Đốp-Ple: * KN: là hiện tượng tần số sóng âm mà nguồn thu nhận được f’ khác với tần số sóng âm do nguồn phát ra f khi nguồn âm và máy thu có chuyển động tương đối. a). Nguồn âm đứng yên, máy thu chuyển động: * Tần số:  ( Dấu - nếu nguồn di chuyển ra xa) b). Máy thu đứng yên, nguồn âm chuyển động. * Người quan sát: (dấu - nếu dịch chuyển lại gần). CHƯƠNG IV: DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ MẠCH DAO ĐỘNG 1.Khái niệm mạch dao động: là mạch điện kín gồm cuộn cảm L và tụ điện C. 2.Sự biến thiên q, u, i: Biểu thức: q = Qocos(wt+φ); u = cos(wt+φ); i = q’ = - wQosin(wt+φ); Đặc điểm: * i sớm pha hơn q một lượng * u,q cùng pha * q biến thiên điều hoà Nhận xét: i, q, u biến thiên điều hoà. 3.Năng lượng điện trường trong mạch dao động: Biểu thức: Eđcos2(wt+φ); Et = sin2(wt+φ) Đặc điểm: Eđ và Et biến thiên điều hoà với tần số w’=2w nhưng tổng của chúng là năng lượng điện từ không thay đổi. 4. Các định nghĩa: Dao động điện từ duy trì: là dao động được duy trì với tần số dao động riêng fo bằng cách bù đúng phần năng lượng bị tiêu hao trong mỗi chu kì. Dao động điện từ tắt dần: là dao động điện từ có biên độ giảm dần đến 0, giá trị R rất lớn thì không có dao động. Dao động điện từ cưỡng bức: là dao động điện trong mạch dao động theo tần số f của nguồn (thông thường f ≠ fo) Sự cộng hưởng: Là hiện tượng biên độ của dao động điện từ đạt giá trị cực đại khi f = fo II. ĐIỆN TỪ TRƯỜNG: 1. Khái niệm điện từ trường * Điện trường và từ trường biến thiên cùng tồn tại trong không gian chuyển hoá lẫn nhau trong một trường thống nhất gọi là điện từ trường. * Đặc điểm: + Điện trường hay từ trường là từng mặt của một chỉnh thể điện từ trường + Không bao giờ có sự tồn tại riêng biệt của điện trường hay từ trường cả 2. Các giả thuyết MẮC-XOEN: * Từ trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện điện trường xoáy. (Đặc điểm điện trường xoáy là đường sức của nó không có điểm khởi đầu và cũng không có điểm kết thúc như đường sức của điện trường tĩnh mà là đường cong kín). * Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện từ trường xoáy. (Các đường sức của từ trường này là các đường khép kín bao quanh các đường sức của điện trường). III.SÓNG ĐIỆN TỪ: 1.Định nghĩa: Sóng điện từ là quá trình lan truyền điện từ trường trong không gian. 2. Đặc điểm: * Tốc độ lan truyền của sóng điện từ trong chân không bằng tốc độ ánh sáng c = 300000 km/s * Sóng điện từ là sóng ngang. Vectơ cường độ điện trường luôn vuông góc với vectơ cảm ứng từ và cả 2 luôn vuông góc với phương truyền sóng. Cả và đều biến thiên tuần hoàn theo không gian và thời gian, và luôn đồng pha * Sóng điện từ có thể truyền qua cả chân không 3. Tính chất của sóng điện từ: * Trong quá trình lan truyền, nó mang theo năng lượng. * Tuân theo các quy luật truyền thẳng, phản xạ và khúc xạ. * Tuân theo các quy luật giao thoa, nhiễu xạ. IV.SỰ TRUYỀN THÔNG: Mạch dao động hở: là mạch dao động mà điện từ trường bức xạ ra bên ngoài. Mạch dao động kín: là mạch dao động mà điện từ trường không bức xạ ra ngoài. Anten: là 1 dạng mạch dao động hở là 1 công cụ hữu hiệu để bức xạ sóng điện từ. Nguyên tắc chung của sự truyền thông bằng sóng điện từ:+ Biến các âm thanh (hình ảnh) muốn truyền đi thành các dao động điện tần số thấp (tín hiệu âm tần).+ Dùng sóng điện từ tần số cao mang các tín hiệu âm tần đi xa qua anten phát.+ Dùng máy thu với anten thu để chọn và thu lấy sóng điện từ cao tần.+ Tách tín hiệu âm tần ra khỏi sóng cao tần và đưa ra loa. Hệ thống phát thanh: + Dao dộng cao tần: tạo ra dao dộng điện từ tần số cao (MHz) + Ống nói: biến âm thanh thành dao động điện âm tần. + Biến điệu: trộn dao động âm thanh và dao động cao tần thành dao động cao tần biến điệu. + Khuếch đại cao tần: khuếch đại dao động cao tần biến điệu để đưa ra anten phát. + Anten phát: phát xạ sóng cao tần biến điệu ra không gian. Hệ thống thu thanh: + Anten thu: cảm ứng nhiều với sóng điện từ. + Chọn sóng: chọn lọc sóng muốn thu nhờ cộng hưởng. + Tách sóng: lấy ra sóng âm tần từ sóng cao tần biến điệu đã thu được. + Khuếch đại âm tần: khuếch đại âm tần rồi đưa ra loa tái lập âm thanh. CHƯƠNG V: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I. MÁY ĐIỆN Máy phát điện xoay chiều: Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ: khi từ thông qua một vòng dây biến thiên điều hoà, trong vòng dây xuất hiện suất điện động cảm ứng xoay chiều . Giải thích: Nếu từ thông qua mỗi vòng dây biến thiên thiên và trong cuộn dây có N vòng giống nhau, thì xuất hiện suất điện động xoay chiều trong cuộn dây. Máy phát điện xoay chiều 1 pha: Cấu tạo: có 2 bộ phận chính là: Phần cảm: là phần tạo ra từ trường có thể là nam châm điện hoặc nam châm vĩnh cữu. Phần ứng: là những cuộn dây trong đó xuất hiện suất điện động cảm ứng khi máy hoạt động. Phần cố định là stato, phần quay là roto. Hoạt động: Cách 1: phần ứng quay, phần cảm cố định. * Stato là nam châm đặt cố định, roto là khung dây quay quanh 1 trục trong từ trường tạo bởi stato. * Để dẫn dòng điện ra mạch ngoài, dùng 2 vành khuyên đặt đồng trục & cùng quay với khung dây. Mỗi vành khuyên có 1 thanh quét tì vào. Khi khung dây quay, 2 vành khuyên trượt trên 2 thanh quét ,dao động truyền từ khung dây qua 2 thanh quét ra ngoài. Cách 2: phần cảm quay,phần ứng cố định. ­Còn roto là nam châm điện được nuôi bởi dòng điện 1 chiều, stato gồm nhiều cuộn dây có lõi sắt xếp thành 1 vòng tròn. Máy phát điện xoay chiều 3 pha: là hệ thống 3 dòng điện xoay chiều gây bởi 3 suất điện động xoay chiều có cùng tần số biên độ nhưng lệch pha nhau từng đôi một và bằng . Cấu tạo: stato có 3 cuộn dây riêng rẽ, hoàn toàn giống nhau, quấn trên 3 lõi sắt đặt lệch nhau 120 độ trên 1 vòng tròn. Roto là 1 nam châm điện. Nguyên tắc hoạt động: khi roto quay đều các suất điện động cảm ứng xuất hiện trong 3 cuộn dây có cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch pha nhau là . Nếu nối các đầu dây của 3 cuộn với 3 mạch ngaòi giống nhau thì ta có hệ 3 dòng điện cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch pha nhau về pha là Công thức tính: f = p.n (p: Số cặp cực, n: Số vòng quay trong 1s) Động cơ không đồng bộ 3 pha: Nguyên tắc hoạt động: * Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ *Tác dụng của từ trường quay. Cấu tạo: Stato có 3 cuộn dây giống nhau quấn trên 3 lõi sắt bố trí lệch nhau 1/3 vòng tròn. Roto là 1 hình trụ tạo bởi nhiều lá thép mỏng ghép cách điện với nhau, các rãnh xẻ mặt ngoài roto có đặt các thanh kim loại. Hai đầu mỗi thanh được nối vào các vành kim loại tạo thành một chiếc lồng. Lồng này cách điện với lõi thép và có tác dụng như nhiều khung dây đầu đặt lệch nhau tạo thành roto lồng sóc. Hoạt động: Khi mắc các cuộn dây ở stato với nguồn điện 3 pha từ trường quay tạo thành có tốc độ góc bằng tần số góc của dòng điện. Từ trường quay tác dụng lên dòng điện càm ứng trong khung dây ở roto làm roto quay với tốc độ nhỏ hơn tốc độ góc quay của từ trường w’<w. Hiệu suất: Máy biến áp: Khái niệm: Là thiết bị dùng để biến đổi điện áp xoay chiều mà không làm thay đổi tần số của nó. Cấu tạo: * Hai cuộn dây có số vòng khác nhau nhau quấn trên 1 lõi sắt kín. * Lõi thường làm bằng các lá sắt hoặc thép pha silic, ghép cách điện với nhau để giảm hao phí điện năng do dòng Fu-co. Các cuộn dây thường làm bằng đồng, đặt cách điện với nhau và được cách điện với lõi: + Cuộn 1 nối với nguồn điện xoay chiều bằng>cuộn sơ cấp. + Cuộn 2 nối với tải tiêu thụ điện năng bằng>thứ cấp. Hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ * Giải thích: +Dòng điện qua cuộn sơ cấp bằng>xuất hiện từ trường biến thiên + Từ thông biến thiên cuộn thứ cấp làm xuất hiện cuộn thứ cấp suất điện động xoay chiều. Công thức: ; CHƯƠNG VI. SÓNG ÁNH SÁNG I. TÁN SẮC ÁNH SÁNG Ánh sáng trắng: là tổng hợp vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Ánh sáng đơn sắc: là ánh sáng không bị tán sắc mà chỉ bị lệch khi đi qua lăng kính. Sự tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm ánh sáng phức tạp thành các chùm ánh sáng đơn sắc khác nhau. Giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng: * Chiết suất của thuỷ tinh có giá trị khác nhau đối với ánh sáng đơn sắc có màu khác nhau, giá trị nhỏ nhất đối với ánh sáng đỏ và lớn nhất đối với ánh sáng tím. * Góc lệch của tia sáng qua lăng kính phụ thuộc vào chiết suất của lăng kính. Chiết suất càng lớn thì góc lệch càng lớn. II. NHIỂU XẠ ÁNH SÁNG VÀ GIAO THOA ÁNH SÁNG. Nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng, quan sát được khi ánh sáng truyền qua lỗ nhỏ hoặc gần mép các vật trong suốt hoặc không trong suốt. Giao thoa ánh sáng là hiện tượng khi hai chùm sáng kết hợp (cùng tần số và có độ lệch pha không đổi) gặp nhau tạo nên các vân sáng và vân tối xen kẽ cách đều nhau. III. KHOẢNG VÂN, BƯỚC SÓNG VÀ MÀU SẮC ÁNH SÁNG. Khoảng vân (i) là khoảng cách giữa hai vân sáng (hoặc tối) cạnh nhau .Vị trí vân sáng : Vị trí vân tối : . Bước sóng và màu sắc ánh sáng: Mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng λ xác định và tần số f xác định. Mọi ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy có 0,38 mm ≤ λ ≤ 0,76 μm(đỏ: λ = 0,76 μm; tím: λ = 0,38 μm). Chiết suất của môi trường: Chiết suất n của môi trường trong suốt đối với một ánh sáng đơn sắc phụ thuộc vào tần số của ánh sáng đơn sắc đó. Chiết suất của môi trường : ; Trong đó: c : vận tốc ánh sáng trong chân không v : vận tốc ánh sáng trong môi trường có độ từ thẩm μ và hằng số điện môi ε f : tần số của ánh sáng IV. MÁY QUANG PHỔ LĂNG KÍNH. Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng phức tạp thành những thành phần đơn sắc khác nhau. Máy quang phổ lăng kính gồm 3 bộ phận chính : ống chuẩn trực, hệ tán sắc, buồng ảnh. Nguyên tắc hoạt động : dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng. V. TIA HỒNG NGOẠI, TỬ NGOẠI, TIA RƠNGHEN. VI. CÁC LOẠI QUANG PHỔ. Xem tiếp trang bên Tia hồng ngoại Tia tử ngoại Tia X QP Vạch liên tục QP Vạch phát xạ QP Vạch hấp thụ Định nghĩa Là bức xạ có bước sóng dài hơn 0,76 μm đến vài mm (lớn hơn bước sóng của ánh sáng đỏ và nhỏ hơn bước sóng của sóng vô tuyến điện) Bức xạ có bước sóng ngắn hơn 0,38 μm đến cỡ 10-9 m (ngắn hơn bước sóng của ánh sáng tím) Bức xạ có bước sóng từ 10-8m ÷ 10-11m (ngắn hơn bước sóng tia tử ngoại) Là QP gồm nhiều dải màu từ đỏ đến tím, nối liền nhau một cách liên tục Là QP gồm các vạch màu riêng lẻ, ngăn cách nhau bằng những khoảng tối. Có dạng các vạch tối trên nền của quang phổ liên tục. Nguồn phát Mọi vật ở mọi nhiệt độ (T>0 K); lò than, lò điện, đèn dây tóc… Chú ý: Tvật>Tmôi trường Các vật bị nung nóng đến trên 2000oC; đèn hơi thủy ngân, hồ quang điện có nhiệt độ trên 3000oC… Khi cho chùm tia catot có vận tốc lớn đập vào một đối âm cực bằng kim loại khó nóng chảy như vonfam hoặc platin Các chất rắn, chất lỏng và chất khí ở áp suất lớn bị nung nóng. Các chất khí hay hơi ở áp suất thấp bị kích thích nóng sáng. Khi chiếu ánh sáng trắng qua đám khí hay hơi kim loại có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ nguồn sáng sẽ tạo ra quang phổ hấp thụ. Tính chất * Tác dụng nhiệt * Gây ra một số phản ứng hóa học * Có thể biến điệu được như sóng cao tần *Gây ra hiện tượng quang điện trong một số chất bán dẫn * Tác dụng lên phim ảnh * Làm ion hóa không khí * Gây ra phản ứng quang hóa, quang hợp * Tác dụng sinh lí: hủy diệt tế bào da, diệt khuẩn… * Gây ra hiện tượng quang điện * Bị nước và thủy tinh hấp thụ rất mạnh * Khả năng đâm xuyên. Tia X có bước sóng càng ngắn thì khả năng đâm xuyên càng mạnh, có thể xuyên qua các vật chắn sáng thông thường. * Tác dụng mạnh lên phim ảnh, làm ion hóa không khí. * Tác dụng làm phát quang nhiều chất. * Gây ra hiện tượng quang điện ở hầu hết kim loại. * Tác dụng diệt vi khuẩn, hủy diệt tế bào. * Không phụ thuộc bản chất của vật, chỉ phụ thuộc nhiệt độ của vật. * Ở mọi nhiệt độ, vật đều bức xạ. * Khi nhiệt độ tăng dần thì cường độ bức xạ càng mạnh và miền quang phổ lan dần từ bức xạ có bước sóng dài sang bức xạ có bước sóng ngắn. Nguyên tố khác nhau có quang phổ vạch riêng khác nhau về số lượng vạch, màu sắc vạch, vị trí vạch và cường độ sáng của vạch. - Ở một nhiệt độ xác định, vật chỉ hấp thụ những bức xạ mà nó có khả năng phát xạ, và ngược lại. - Các nguyên tố khác nhau có QP vạch hấp thụ riêng đặc trưng cho nguyên tố đó. Ứng dụng * Sấy khô, sưởi ấm * Điều khiển từ xa * Chụp ảnh bề mặt Trái Đất từ vệ tinh * Quân sự (tên lửa tự động tìm mục tiêu, camera hồng ngoại, ống nhòm hồng ngoại…) * Khử trùng nước uống, thực phẩm * Chữa bệnh còi xương * Xác định vết nức trên bề mặt kim loại * Chiếu điện, chụp điện dùng trong y tế để chẩn đoán bệnh. * Chữa bệnh ung thư. * Kiểm tra vật đúc, dò bọt khí, vết nứt trong kim loại. * Kiểm tra hành lí hành khách đi máy bay. Đo nhiệt độ của vật Xác định thành phần (nguyên tố), hàm lượng các thành phần trong vật. CHƯƠNG VII. LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI. Khái niệm: Hiện tượng quang điện ngoài là hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi bề mặt kim loại. * Các electron bị bật ra gọi là electron quang điện hay quang electron Các định luật quang điện: Định luật về giới hạn quang điện: Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bước sóng nhỏ hơn hoặc bằng giới hạn quang điện của kim loại đó. ( λ0 nằm trong miền tử ngoại). Định luật về cường độ dòng quang điện bão hòa: Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (có ), cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ của chùm sáng kích thích. Định luật về động năng cực đại của quang electron: Động năng ban đầu cực đại của quang electrong không phụ thuộc cường độ của chùm sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại. II. THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG. Giả thuyết Plăng: Nguyên tử hay phân tử không hấp thụ hay phát xạ ánh sáng một cách liên tục mà thành từng phần riêng biệt đứt quãn, mỗi phần đó có giá trị hoàn toàn xác định , gọi là lượng tử năng lượng. Thuyết lượng tử ánh sáng: Chùm ánh sáng là một chùm các photon (các lượng tử ánh sáng). Mỗi photon có năng lượng xác định . Cường độ của chùm sáng tỉ lệ với số photon phát ra trong 1s (giây). Phân tử, nguyên tử, electron… phát xạ hay hấp thụ ánh sáng cũng có nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ photon. Các photon bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.108m/s trong chân không. III. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng tạo thành các electron dẫn và lỗ trống trong chất bán dẫn, do tác dụng của ánh sáng có bước sóng thích hợp. * Điều kiện: (nằm trong vùng ánh sáng hồng ngoại). Hiện tượng quang dẫn là hiện tượng giảm điện trở suất, tức là tăng độ dẫn điện của bán dẫn, khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bán dẫn. Quang điện trở : Là tấm bán dẫn có giá trị điện trở thay đổi khi cường độ chùm sáng chiếu vào nó thay đổi. Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng quang điện trong. Cấu tạo: gồm một tấm bán dẫn có gắn hai điện cực. Ứng dụng: được lắp với các mạch khuếch đại trong các thiết bị điều khiển bằng ánh sáng, trong các máy đo ánh sáng. Pin quang điện. Là nguồn điện trong đó quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng. Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng quang điện trong của một số chất bán dẫn như đồng oxit, selen, silic.. Cấu tạo: gồm 1 tấm bán dẫn loại n, bên trên có phủ lớp mỏng bán dẫn loại p. Mặt trên cùng là 1 lớp kloại mỏng, trong suốt với ánh sáng và dưới cùng là 1 đế kim loại. Ứng dụng: nguồn điện cho vùng sâu, vùng xa, hải đảo, vệ tinh nhân tạo, máy đo ánh sáng, máy tính bỏ túi… IV. HẤP THỤ ÁNH SÁNG. Hấp thụ ánh sáng là hiện tượng môi trường vật chất làm giảm cường độ của chùm sáng truyền qua nó. Định luật về sự hấp thụ ánh sáng: Cường độ I của chùm sáng đơn sắc, khi truyền qua môi trường hấp thụ, giảm theo định luật hàm mũ của độ dài d của đường đi tia sáng. ; là cường độ chùm sáng tới môi trường; α là hệ số hấp thụ của môi trường. V. TIÊN ĐỀ BO. Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định En, gọi là trạng thái dừng. Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ. Tiên đề về sự hấp thụ và bức xạ năng lượng của nguyên tử. Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có mức năng lượng EN sang trạng thái dừng có mức năng lượng EM nhỏ hơn thì nguyên tử phát ra một photon có năng lượng hfbằng EN - EM. Khi nguyên tử đang ở trạng thái dừng có mức năng lượng EM mà hấp thụ một photon có năng lượng hf bằng EN - EM thì nó chuyển sang trạng thái dừng có mức năng lượng EN lớn hơn. Quang phổ của nguyên tử Hidro. Đặc điểm: Sắp xếp thành các dãy khác nhau: Dãy Laiman nằm trong vùng tử ngoại. Dãy Banme: 1 phần nằm trong vùng tử ngoại, 1 phần nằm trong ánh sáng nhìn thấy: đỏ , lam , chàm , tím . Dãy Pasen: trong miền hồng ngoại. Giải thích: Sự tạo thành quang phổ vạch: Khi nhận được năng lượng kích thích, ntử hiđro chuyển ra quỹ đạo bên ngoài. Khi chưyển từ quỹ đạo bên ngoài về trạng thái cơ bản, các ntử hiđro phát ra các phôtôn bằng> Quang phổ vạch. Sự tạo thành các dãy: Laiman: tạo thành khi e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài vào k. Banme: tạo thành khi e từ các quỹ đạo phía ngoài chuyển về quỹ đạo L: M bằng> L (vạch đỏ), N bằng> L (vạch lam), O bằng> L ( vạch chàm), P bằng> L (vạch tím)… Pasen: được tạo thành khi e từ quỹ đạo ngoài chuyển về quỹ đạo M. VI. SỰ PHÁT QUANG. Sự phát quang là hiện tượng mà một số chất (rắn, lỏng, khí) hấp thụ năng lượng dưới một dạng nào đó thì phát ra các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy * Đặc điểm: Mỗi chất phát quang có một quang phổ đặc trưng cho nó. Sau khi ngừng kích thích, sự phát quang của một số chất vẫn còn tiếp tục kéo dài thêm một khoảng thời gian nào đó rồi mới dừng hẳn.. Các dạng phát quang: Huỳnh quang là sự phát quang có thời gian phát quang ngắn (dưới 10-8s; hầu như tắt ngay sau khi ngừng kích thích). Thường xảy ra với chất lỏng và chất khí. Lân quang là sự phát quang có thời gian phát quang dài (10-8s trở lên). Thường xảy ra với chất rắn (chất lân quang). Định luật Xtốc về sự phát quang: Ánh sáng phát quang có bước sóng λ' dài hơn bước sóng λ của ánh sáng kích thích: λ' > λ. VII. SƠ LƯỢC VỀ LAZE. Laze là một nguồn phát ra chùm sáng song song, kết hợp, có tính đơn sắc rất cao và có cường độ lớn. Các loại laze: laze hồng ngọc, laze rắn, laze khí, laze bán dẫn. Ứng dụng: thông tin liên lạc vô tuyến; dao mổ, chữa bệnh ngoài da; đầu đọc CD, bút trỏ bảng; khoan, cắt. CHƯƠNG VIII. SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP I. THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP. Tiên đề Anh-xtanh. Tiên đề I: các định luật vật lí (cơ học, điện từ học..) có cùng một dạng như nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính. Tiên đề II: Tốc độ ánh sáng trong chân không có cùng độ lớn bằng c trong mọi hệ quy chiếu quán tính, không phụ thuộc vào phương truyền và vào tốc độ của nguồn sáng hay máy thu